吳 強(qiáng)，雷 宛，2，劉 倫

（1.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，四川 成都 610059，2.成都理工大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院，四川 成都 610059）

地下水的分布以及流向是地下水調(diào)查的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)調(diào)查地下水流向的方法是在場(chǎng)地內(nèi)外鉆取多個(gè)孔（孔深至第一隔水層即可），然后量取潛水面到井口的相對(duì)高度以及井口的GPS數(shù)據(jù)，獲得各個(gè)孔潛水面的高程，從而推斷地下水流向。

該方法優(yōu)點(diǎn)是單孔數(shù)據(jù)精度高，缺點(diǎn)是由于井孔的數(shù)量有限，存在“以點(diǎn)概面”的不足[1]。

高密度電法作為環(huán)境地球物理方法的一種，是以地下地質(zhì)體間的導(dǎo)電性差異為物性基礎(chǔ)，通過在監(jiān)測(cè)區(qū)布設(shè)剖面/平面，進(jìn)行小點(diǎn)距（＜10m）多道測(cè)量，從而獲得地下二維/三維的電性結(jié)構(gòu)。

地下地質(zhì)體由于巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、含水性、壓實(shí)程度不同，其電性特征也會(huì)存在差異，這為高密度電法勘查提供了可能。

潛水面的上下巖土層由于含水率差異明顯導(dǎo)致電阻率差異大，因此利用高密度電法可以獲得大面積的地下水潛水面的分布特征，同時(shí)通過井孔數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以獲得場(chǎng)地內(nèi)的潛水面等值線圖，判斷地下水的流向。

1 高密度電法勘查潛水面的可行性—以砂土場(chǎng)地為例

砂土層具有呈層性，高密度電法在淺層地下水勘查中，可以將砂土層近似為兩層，上層為包氣帶內(nèi)的砂土層，下層為潛水面下的含飽和水的砂土層。在淺地表，砂土壓實(shí)性不足，空隙連通性良好，因此影響砂粘土的電阻率大小因素主要是含水率和飽和度，飽和度越高，孔隙水連通好，砂土層電阻率將越低?？梢允褂冒柶婀娇疾闇\地表砂土的電阻率特征。

Rt：砂土電阻率；Rw：地下水的電阻率；Φ：砂土空隙度；Sw：砂土含水飽和度。

有公式可知：孔隙度（Φ）越大，含水飽和度（Sw）越大，則砂土電阻率（Rt）越低。對(duì)于潛水面以下的砂土層，其含水率高于包氣帶內(nèi)的砂粘土層，飽和度達(dá)到100%，潛水面以下砂粘土的電阻率將明顯低于包氣帶內(nèi)的砂粘土層的電阻率，因此利用電阻率探測(cè)砂土地區(qū)的潛水面在物性上具有可行性。

2 應(yīng)用實(shí)例

研究區(qū)處于平原區(qū)，近地表為第四系砂土層，覆蓋層厚度超過50m，該地區(qū)地下水位在4～12m?，F(xiàn)擬在此建一個(gè)高純銦提純工廠。銦作為劇毒物質(zhì)，即使微量銦進(jìn)入地下水也會(huì)造成污染，為此對(duì)該區(qū)開展了環(huán)評(píng)工作。為了全面了解場(chǎng)地的地下水分布特征以及地下水流向，本次嘗試布設(shè)了高密度電法剖面。

圖1 8線高密度電法剖面成果圖

為了控制廠區(qū)地下水的上下游，圍繞擬建工廠，布設(shè)了4條剖面，構(gòu)成“井”字型剖面覆蓋場(chǎng)地。施工采用重慶地質(zhì)儀器WDJD-3多功能電法儀和WDJD-3多路轉(zhuǎn)換器，裝置類型選擇了α裝置[2]。

圖1為剖面8線高密度電法部分成果圖，可以看出兩條剖面的電阻率成典型的兩層結(jié)構(gòu)，第一層為高阻，電阻率介于300Ω.m～1200Ω.m,第二層為低阻，電阻率介于20Ω.m～500Ω.m,上下兩層界面清晰，電阻率差異明顯，能較好的反映潛水面[3]。

另在高密度電法剖面上選擇了三個(gè)位置進(jìn)行鉆孔并實(shí)測(cè)了潛水面深度（表1）。從表中可以看出高密度電法測(cè)得潛水面深度可靠。

表1 潛水面深度測(cè)量結(jié)果

根據(jù)所有剖面探測(cè)的潛水面深度繪制了如圖2所示的潛水面等值線圖。從圖2可知：本區(qū)地下水潛水面總體呈北高南低的趨勢(shì)，潛水面深度變化范圍4～9m，等值線平緩，說(shuō)明本區(qū)潛水面總體變化不大。

根據(jù)水流方向垂直于潛水面等值線的特性，推斷場(chǎng)地內(nèi)地下水徑流主方向?yàn)樽员毕蚰稀?/p>

圖2 地下水潛水面推斷等值圖

3 結(jié)論

將高密度電法應(yīng)用于地下水流向的調(diào)查中，具有良好的物性前提，潛水面在高密度電法成果剖面內(nèi)反映明顯，通過多條測(cè)線，可以獲得本區(qū)地下水潛水面的等值線圖，據(jù)此可推斷場(chǎng)地內(nèi)地下水的流向。

[1]楚澤涵，關(guān)于環(huán)境地球物理學(xué)的思考，地球物理學(xué)進(jìn)展，1995．

[2]雷宛等，高密度電法中幾種裝置勘探效果的比較，中國(guó)地球物理，2006．

[3]雷宛，肖宏躍，鄧一謙．工程與環(huán)境物探[M]．地質(zhì)出版社，2006．